Решетка излучающих элементов
Изобретение содержит решетку излучающих элементов, используемую в качестве модуля в фазированой антенне радара, причем излучающие элементы состоят из волноводов прямоугольного поперечного сечения. Излучающие элементы расположены на общей стенке, которая образует общую замыкающую поверхность каждого излучающего элемента. Каждый излучающий элемент предпочтительно содержит П-образную в сечении секцию. Техническим результатом является обеспечение жесткости конструкции, причем решетка может быть изготовлена в результате минимума технологических операций. 8 з.п.ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к решеткам излучающих элементов, которые используются в качестве модуля в фазированных антеннах радаров, причем указанные излучающие элементы имеют форму прямоугольных в поперечном сечении, ограниченных стенками волноводов.
Такие решетки известны из Европейского патента EP-A-0 554378. B патенте описан антенный модуль для активной моноимпульсной фазированной антенной системы, содержащий корпус с четырьмя излучающими элементами в форме волноводов прямоугольного поперечного сечения. Путем соответствующей компоновки антенных модулей выполняют практически непрерывную антенную поверхность. Целью данного изобретения является усовершенствование указанного патента путем повышения жесткости конструкции и уменьшения искажений. Другой целью является создание решетки, которая может быть изготовлена менее трудоемко и с меньшими издержками. Это достигается тем, что излучающие элементы в данной решетке расположены в основном параллельно на общей стенке, которая образует боковую стенку для каждого волновода. Один из предпочтительных вариантов изобретения имеет ту особенность, что указанная стенка образует наиболее широкую стенку каждого излучающего элемента. Если излучающие элементы имеют не квадратное поперечное сечение, а это есть общий случай, то излучающие элементы закрепляются на указанной стенке таким образом, чтобы самые широкие их стенки прилегали к упомянутой стенке, в результате чего последняя и образует широчайшую стенку каждого излучающего элемента. Благодаря этому экономится материл и обеспечивается жесткость конструкции. Другой предпочтительный вариант решетки характерен тем, что указанная стенка выполнена из листа. Такое выполнение дешево, технологично и обеспечивает хорошую сборку. Еще один предпочтительный вариант решетки характерен тем, что по крайней мере часть излучающего элемента имеет П-образное сечение, причем эта часть закрепляется на указанной стенке основаниями своих вертикальных боковых стенок. Такая конструкция дает целый ряд преимуществ. Во-первых, П-образную часть легко изготовить, во всяком случае легче, чем трубковидную. Например, можно для П-образной детали применить прокатку, в то время, как трубка может быть изготовлена только в результате гораздо более дорогого экструзионного процесса. Далее, П-образная в поперечном сечении часть может быть легко закреплена на стенке путем припаивания боковых стенок без выполнения дополнительных зазоров или выемок, которые отрицательно сказываются на электрических характеристиках антенны. Кроме того, использование П-образных секций в описанных конструкциях предпочтительнее трубчатых и с точки зрения механических свойств. В конструкции с применением П-образных в сечении секций излучающих элементов дополнительные преимущества извлекаются за счет использования указанной стенки в качестве боковой стенки излучающего элемента. В этом случае П-образная секция должна закрепляться на стенке по всей длине, без каких-либо воздушных зазоров. Возможным вариантом является также выполнение щелей в стенке по всей длине секций для введения в них вертикальных боковых стенок этих секций. Такое выполнение значительно облегчает технологи. П-образные секции могут монтироваться в указанных щелях надежно, без опасности сдвига, и затем закрепляться пайкой. Еще один предпочтительный вариант решетки характерен тем, что по крайней мере один излучающий элемент по крайней мере в собранном состоянии имеет переходной элемент, который служит для в основном безрефлекционного подвода энергии излучения к указанному излучающему элементу. Такой переходной элемент позволяет при минимуме потерь передачу энергии излучения, генерируемой в расположенном отдельно от антенны передатчике. Так как излучающие элементы расположены на очень небольшом расстоянии друг от друга, исключается, ввиду недостатка места, боковой подвод энергии к излучающим элементам. Поэтому остается только один путь подвода энергии - снизу, для чего указанные переходные элементы прекрасно приспособлены. Еще один предпочтительный вариант решетки характерен тем, что по крайней мере один переходной элемент по крайней мере в собранном состоянии выполнен заодно со стенкой. Это дает особые преимущества в технологии изготовления решетки. Стенка, например, выполненная из листа, первоначально оснащается переходными элементами, закрепляемыми, например, пайкой. После этого на ней закрепляются излучающие элементы. Еще один особо предпочтительный вариант решетки характерен тем, что по крайней мере один переходной элемент выполняется заодно со стенкой. Поскольку установка переходных элементов на стенке - задача, требующая большой затраты времени, можно рекомендовать изготавливать переходные элементы заодно со стенкой. При этом экономится несколько технологических операций, что приводят к уменьшению производственных затрат. При использовании П-образных секций излучающих элементов в комбинации с переходными элементами удаляется материал стенки в местах крепления излучающих элементов. Затем при сборке секция устанавливается так, что она охватывает переходной элемент. Использование П-образных в сечении секций и переходных элементов, изготавливаемых за одну операцию вместе со стенкой, значительно упрощает технологию изготовления и позволяет создать легкую и весьма жесткую конструкцию. При использовании трубчатых секций установка переходных элементов в излучатели требует значительно большего времени, чем в описанном выше случае. Еще один предпочтительный вариант решетки характерен тем, что стенка выполняется в комбинации с, по крайней мере, одним переходным элементом за по, крайней мере, одну операцию экструзии, во время которой образуется форма переходного элемента. При использовании листовой стенки появляется возможность за одну операцию экструзии изготовить стенку с заготовками всех переходных элементов. В процессе последующих механических операций, таких как фрезерование, сверление или протяжка, изготавливаются другие элементы, необходимые для надлежащего функционирования переходных элементов. Дополнительным преимуществом такой технологии является высокопрочная связь между переходным элементом и стенкой. Еще один предпочтительный вариант решетки характерен тем, что переходной элемент содержит проводник в основном лепестковой формы, который расположен в основном параллельно стенке, причем указанный проводник в определенной точке соединен со стенкой, а его остальная часть образует паз со стенкой. Такие переходные элементы обладают соответствующими электрическими характеристиками и прекрасно приспособлены для изготовления методом экструзии, особенно в комбинации со стенкой. Кроме того, лепестковый проводник на одном конце снабжен соединительным элементом для присоединения проводника, несущего энергию излучения. Такое выполнение дает возможность управлять индивидуально каждым излучающим элементом через индивидуальные подводящие проводники. Еще один предпочтительный вариант решетки характерен тем, что излучающие элементы расположены на обеих сторонах стенки. Таким образом, на одной стенке можно разместить максимальное количество излучающих элементов со всеми вытекающими отсюда преимуществами. В результате получается самая легкая и компактная конструкция, так как в этом случае необходимо наименьшее количество стенок для антенны. Еще один предпочтительный вариант решетки характерен тем, что ряд излучающих элементов, расположенных на одной стороне стенки, смещен в поперечном направлении относительно ряда излучающих элементов, расположенного на другой стороне стенки. Такое выполнение обеспечивает большую жесткость конструкции при том же весе, при этом формирование луча значительно улучшается. Еще один предпочтительный вариант решетки характерен тем, что ряд излучающих элементов, расположенный на одной стороне стенки, смещен относительно ряда излучающих элементов, расположенного на другой стороне стенки, причем величина этого смещения в основном равна половине расстояния между плоскостями симметрии двух соседних излучающих элементов, расположенных на одной из сторон стенки. При таком выполнении достигается оптимальная жесткость конструкции и создаются наилучшие условия для формирования луча. Путем размещения на близком расстоянии нескольких описанных решеток можно построить почти непрерывную антенную поверхность. При этом фронтальную поверхность такой антенны может образовывать плоская диафрагма, закрепленная на концах указанных стенок. Применение такой диафрагмы, с одной стороны, существенно уменьшает взаимную интерференцию излучающих элементов, а, с другой стороны, значительно увеличивает жесткость конструкции. Эта диафрагма может быть выполнена из плоского листа, имеющего определенную проводимость. В местах прилегания концов излучающих элементов в диафрагме выполняются отверстия прямоугольные по форме, а по площади меньше площади поперечного сечения полостей излучающих элементов. С тыльной стороны антенны, в месте расположения переходных элементов может быть помещена задняя стенка, которая снабжена соответствующими присоединительными устройствами для подключения к переходному элементу. Указанная задняя стенка еще более улучшает жесткость конструкции. Соответствующая данному изобретению решетка более детально описана ниже со ссылками на следующие чертежи. На фиг. 1A представлена решетка излучающих элементов, выполненная в соответствии с данным изобретением и содержащая стенку в форме листа, на обеих сторонах которого укреплены излучающие элементы. Фиг. 1B представляет сечение по А-А фиг. 1A. На фиг. 2 представлено несколько решеток излучающих элементов по данному изобретению, установленных рядом и снабженных диафрагмой. Фиг. 3 представляет П-образную часть излучающего элемента, которые образуют решетку согласно данному изобретению. Фиг. 4 представляет стенку решетки излучающих элементов согласно данному изобретению. Активная моноимпульсная радарная антенна состоит обычно из нескольких антенных модулей. Каждый антенный модуль имеет излучающий элемент, а все излучающие элементы совместно образуют антенную поверхность. Для получения приемлемого коэффициента "цена-качество" конструкция модуля должна быть хорошо продумана. Активная моноимпульсная фазированная радарная антенна содержит устройство, на котором антенные модули могли бы быть собраны. Должна иметься также распределительная сеть для снабжения энергией и передачи сигналов на радиочастотах. Далее, должны иметься суммирующие и дифференцирующие контуры для генерирования![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/931.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/955.gif)
Формула изобретения
1. Линейная решетка прямоугольных волноводных излучателей для использования в качестве модуля в двухмерной фазированной антенной решетке, в которой каждый излучающий элемент содержит волновод, причем излучающие элементы установлены в основном параллельно, с тыльной стороны каждый излучающий элемент сообщен с источником энергии излучения, а на внешних концах излучающих элементов установлена диафрагма, отличающаяся тем, что каждый излучающий элемент имеет, по крайней мере, на некотором участке по длине часть П-образного поперечного сечения, которая закреплена на стенке, общей для всех излучающих элементов основаниями боковых стенок. 2. Линейная решетка по п.1, отличающаяся тем, что в каждом излучающем элементе помещен переходной элемент, выполненный заодно с общей стенкой и подключенный к источнику энергии излучения. 3. Линейная решетка по п.2, отличающаяся тем, что она содержит заднюю стенку, установленную со стороны тыльных концов излучающих элементов и имеющую отверстия, через которые пропущены штыри, связанные с переходными элементами. 4. Линейная решетка по п.2, отличающаяся тем, что переходный элемент содержит лепесток, образующий с общей стенкой паз. 5. Линейная решетка по любому из пп.1 - 4, отличающаяся тем, что общая стенка имеет щели, в которые заведены основания боковых стенок П-образных частей излучающих элементов. 6. Линейная решетка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что основания боковых стенок П-образной части излучающих элементов прикреплены к общей стенке пайкой. 7. Линейная решетка по любому из вышеприведенных пунктов, отличающаяся тем, что излучающие элементы расположены на обеих сторонах общей стенки. 8. Линейная решетка по п.7, отличающаяся тем, что ряд излучающих элементов, расположенных на одной стороне общей стенки, сдвинут в поперечном направлении относительно ряда излучающих элементов, расположенных на другой стороне общей стенки. 9. Линейная решетка по п.8, отличающаяся тем, что сдвиг ряда излучающих элементов, расположенных на одной стороне стенки относительно ряда излучающих элементов, расположенных на другой стороне общей стенки, равен в основном половине расстояния между плоскостями симметрии двух соседних излучающих элементов на одной из сторон общей стенки.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5